逍遥学能 2017-07-02 18:36
验证机械能守恒定律物理实验
一. 教学内容：验证机械能守恒定律实验问题归纳
二. 学习目标：
1、掌握机械能守恒定律的实验原理、实验步骤及误差分析。
2、验证机械能守恒定律物理实验：深刻理解验证机械能守恒定律实验所涉及的习题类型及相关解法。
三. 考点地位：
机械能守恒定律是高中阶段实验问题的重点内容，从近几年高考试题实验题出题的特点来看，表现为一电学实验和一个非电学实验的组合，验证机械能守恒定律的实验是我们备考非电学实验的重点内容。
四. 知识体系：
1、实验目的：
验证机械能守恒定律。
2、实验原理
通过实验，分别求做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能的增加量。若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律：
(3)从打出的几条纸带中挑选第一、二点间的距离接近2mm且点迹清晰的纸带进行测量，记下第一个点的位置O，并在纸带上从任意点开始依次选取几个点1、2、3、4，并量出各点到O点的距离
，计算相应的重力势能减少量
(4)测出一系列计数点到第一个点的距离
，根据公式
。
(5)比较
是否相等。
5、实验结论
在重力作用下，物体的重力势能和动能可以互相转化，但总的机械能守恒。
例1. 在验证机械能守恒定律的实验中
(1)从下列器材中选出实验所必需的，其编号为____________。
A. 打点计时器(包括纸带); B. 重物;
C. 天平; D. 毫米刻度尺;
E. 秒表; F. 运动小车
(2)打点计时器的安装放置要求为___________;开始打点计时的时候，应先_________，然后____________。
(3)实验中产生系统误差的原因主要是_________，使重物获得的动能往往__________。为减小误差，悬挂在纸带下的重物应选择____________。
(4)如果以
图线是_________，该线的斜率等于____________。
解析：(1)选出的器材有：打点计时器(包括纸带)，重物，毫米刻度尺，编号分别为：A、B、D。注意因
，故m可约去，不需要用天平。
(2)打点计时器安装时，底板要竖直，这样才能使重物在自由落下时，受到的阻力较小。开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再放下重物，让它带着纸带一同落下。
(3)产生系统误差的主要原因是纸带通过打点计时器时的摩擦阻力，使得重物获得的动能小于它所减少的重力势能。为减小误差，重物的质量应选大一些的。
(4)描绘出来的
变式1. (2007?长春质检)用如图所示的实验装置来验证机械能守恒定律。实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交变电流和直流电两种。重锤从高处由静止开始落下，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点的痕迹进行测量，即可验证机械能守恒。
下面列举了该实验的几个操作步骤：
A. 按照上图所示的装置安装器材;
B. 将打点计时器接到电源的直流输出端上;
C. 用天平测量出重锤的质量;
D. 释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带;
E. 测量打出的纸带上某些点之间的距离;
F. 根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能。
指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤，将其选项对应的字母填在下面的空行内，并说明其原因。
答：_______________________________________________________________________ _________________________________________________________________________。
答案：步骤B是错误的，应该接到电源的交流输出端。步骤D是错误的，应先接通电源，待打点稳定后再释放纸带，步骤C是不必要的，因为根据测量原理，重锤的动能和势能都包含了质量m，可以约去。
问题2、数据的记录与处理问题：
例2. 在做验证机械能守恒定律的实验时，若打出的纸带前段不清楚，但从A-E却是清楚的，数据如图所示，单位是cm，你能据此验证重物下落过程中机械能是否守恒吗?要求：
(1)简述判断方法;
(2)写出运算过程;
(3)得出结论;
(4)算出A点是第几个点。